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工业机械手的种类,以及如何选择工业机械手?

发布日期:2020-07-09

工业机械手有哪些种类?

答:工业机械手的种类,①按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手;
1、 液压传动机械手
是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。但对密封装置要求严格,不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响,且不宜在高温、低温下工作。若机械手采用电液伺服驱动系统,可实现连续轨迹控制,使机械手的通用性扩大,但是电液伺服阀的制造精度高,油液过滤要求严格,成本高。
2、 气压传动机械手
是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便,输出力小,气动动作迅速,结构简单,成本低。但是,由于空气具有可压缩的特性,工作速度的稳定性较差,冲击大,而且气源压力较低,抓重一般在30公斤以下,在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大,所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。
3、机械传动机械手
即由机械传动机构(如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等)驱动的机械手。它是一种附属于工作主机的专用机械手,其动力是由工作机械传递的。它的主要特点是运动准确可靠,动作频率大,但结构较大,动作程序不可变。它常被用于工作主机的上、下料。
4、电力传动机械手
即有特殊结构的感应电动机、直线电机或功率步进电机直接驱动执行机构运动的机械手,因为不需要中间的转换机构,故机械结构简单。其中直线电机机械手的运动速度快和行程长,维护和使用方便。此类机械手目前还不多,但有发展前途。


②按适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种;

1、专用机械手
它是附属于bai主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。专用机械手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点,适用于大批量的自动化生产,如自动机床、自动线的上、下料机械手和“加口工中心”附属的自动换刀机械手。
2、通用机械手
它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。在规格性能范围内,其动作程序是可变的,通过调整可在不同场合使用,驱动系统和控制系统是独立的。通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强,适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。
通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:简易型以 “开一关”式控制定位,只能是点位控制: 伺服型具有伺服系统定位控制系统,可以是点位的,也可以实现连续轨迹控制,一般的伺服型通用机械手属于数控类型。


③按运动轨迹控制方式可分为点位控制和连续轨迹控制机械手等。

1、点位控制
它的运动为空间点到点之间的移动,只能控制运动过程中几个点的位置,不能控制其运动轨迹。若欲控制的点数多,则必然增加电气控制系统的复杂性。目前使用的专用和通用工业机械手均属于此类。
2、连续轨迹控制
它的运动轨迹为空间的任意连续曲线,其特点是设定点为无限的,整个移动过程处于控制之下,可以实现平稳和准确的运动,并且使用范围广,但电气控制系统复杂。这类工业机械手一般采用小型计算机进行控制。 


      工业机械手种类的不同,应用的工业场景也是不同的,悦普达自动化根据您所需的应用场景,为您选择高性价比、具有价格优势的工业机械手!


工业机械手由什么构成?

答:工业机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件(或工具)的部件,根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式,如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构,使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作,改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式,称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体,需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多,机械手的灵活性越大,通用性越广,其结构也越复杂。一般专用机械手有2~3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制,来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息,形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成,通过对其编程实现所要功能。

执行机构

机械手的执行机构分为手部、手臂、躯干;
  1、手部
  手部安装在手臂的前端。手臂的内孔中装有传动轴,可把运用传给手腕,以转动、伸曲手腕、开闭手指。
  机械手手部的构造系模仿人的手指,分为无关节、固定关节和自由关节3种。手指的数量又可分为二指、三指、四指等,其中以二指用的最多。可根据夹持对象的形状和大小配备多种形状和大小的夹头以适应操作的需要。所谓没有手指的手部,一般都是指真空吸盘或磁性吸盘。
  2、手臂
  手臂的作用是引导手指准确地抓住工件,并运送到所需的位置上。为了使机械手能够正确地工作,手臂的3个自由度都要精确地定位。
  3、躯干躯干是安装手臂、动力源和各种执行机构的支架。

驱动机构

机械手所用的驱动机构主要有4种:液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。
1、液压驱动式
  液压驱动式机械手通常由液动机(各种油缸、油马达)、伺服阀、油泵、油箱等组成驱动系统,由驱动机械手执行机构进行工作。通常它的具有很大的抓举能力(高达几百千克以上),其特点是结构紧凑、动作平稳、耐冲击、耐震动、防爆性好,但液压元件要求有较高的制造精度和密封性能,否则漏油将污染环境。
  2、气压驱动式
  其驱动系统通常由气缸、气阀、气罐和空压机组成,其特点是气源方便、动作迅速、结构简单、造价较低、维修方便。但难以进行速度控制,气压不可太高,故抓举能力较低。
  3、电气驱动式电力驱动是机械手使用得最多的一种驱动方式。其特点是电源方便,响应快,驱动力较大(关节型的持重已达400kg),信号检测、传动、处理方便,并可采用多种灵活的控制方案。驱动电机一般采用步进电机,直流伺服电机(AC)为主要的驱动方式。由于电机速度高,通常须采用减速机构(如谐波传动、RV摆线针轮传动、齿轮传动、螺旋传动和多杆机构等)。有些机械手已开始采用无减速机构的大转矩、低转速电机进行直接驱动(DD)这既可使机构简化,又可提高控制精度。
  4、机械驱动式
  机械驱动只用于动作固定的场合。一般用凸轮连杆机构来实现规定的动作。其特点是动作确实可靠,工作速度高,成本低,但不易于调整。其他还有采用混合驱动,即液-气或电-液混合驱动。

控制系统

机械手控制的要素包括工作顺序、到达位置、动作时间、运动速度、加减速度等。机械手的控制分为点位控制和连续轨迹控制两种。
  控制系统可根据动作的要求,设计采用数字顺序控制。它首先要编制程序加以存储,然后再根据规定的程序,控制机械手进行工作程序的存储方式有分离存储和集中存储两种。分离存储是将各种控制因素的信息分别存储于两种以上的存储装置中,如顺序信息存储于插销板、凸轮转鼓、穿孔带内;位置信息存储于时间继电器、定速回转鼓等;集中存储是将各种控制因素的信息全部存储于一种存储装置内,如磁带、磁鼓等。这种方式使用于顺序、位置、时间、速度等必须同时控制的场合,即连续控制的情况下使用。

  其中插销板使用于需要迅速改变程序的场合。换一种程序只需抽换一种插销板限可,而同一插件又可以反复使用;穿孔带容纳的程序长度可不受限制,但如果发生错误时就要全部更换;穿孔卡的信息容量有限,但便于更换、保存,可重复使用;磁蕊和磁鼓仅适用于存储容量较大的场合。至于选择哪一种控制元件,则根据动作的复杂程序和精确程序来确定。对动作复杂的机械手,采用求教再现型控制系统。更复杂的机械手采用数字控制系统、小型计算机或微处理机控制的系统。控制系统以插销板用的最多,其次是凸轮转鼓。它装有许多凸轮,每一个凸轮分配给一个运动轴,转鼓运动一周便完成一个循环。


      了解完工业机械手的种类和构成,有些客户在选择工业机械手的时候还是把握不住要点,下面悦普达自动化再通过以下几点告诉你该如何选择合适的工业机械手:

如何选择合适的工业机械手?

答:首先要知道的是你的机械手要用于何处。这是你选择需要购买的机械手种类时的首要条件。

机械手负载

     负载是指机械手工作时能够承受的最大载重。如果你需要将零件从一台机器处搬至另外一处,你就需要将零件的重量和机械手抓手的重量计算在负载内。


自由度(轴数)

     机械手轴的数量决定了其自由度。如果只是进行一些简单的应用,例如在传送带之间拾取放置零件,那么4轴的机械手就足够了。如果机械手需要在一个狭小的空间内工作,而且机械臂需要扭曲反转,6轴或者7轴的机械手是最好的选择。轴的数量选择通常取决于具体的应用。需要注意的是,轴数多一点并不只为灵活性。事实上,如果你在想把机械手还用于其它的应用,你可能需要更多的轴,“轴”到用时方恨少。不过轴多的也有缺点,如果一个6轴的机械手你只需要其中的4轴,你 还是得为剩下的那2个轴编程。 机械手制造商倾向于用稍微有区别的名字为轴或者关节命名。


最大运动范围

     在选择机械手的时候,你需要了解机械手要到达的最大距离。选择机械手不单要关注负载,还要关注其最大运动范围。每一个公司都会给出机械手的运动范围,你可以从中看出是否符合你应用的需要。最大垂直运动范围是指机械手腕部能够到达的最低点(通常低于机械手的基座)与最高点之间的范围。最大水平运动范围是指机械手腕部能水平到达的最远点与机械手基座中心线的距离。你还需要参考最大动作范围(用度表示)。这些规格不同的机械手区别很大,对某些特定的应用存在限制。


重复精度

      这个参数的选择也取决于应用。重复精度是机械手在完成每一个循环后,到达同一位置的 精确度/差异度。通常来说,机械手可以达到0.5mm以内的精度,甚至更高。例如,如果机械手是用于制造电路板,你就需要一台超高重复精度的机械手。如果所从事的应用精度要求不高,那么机械手的重复精度也可以不用那么高。精度在2D视图中通常用“±”表示。实际上,由于机械手并不是线性的,其可以在公差半径内的任何位置。


速度

     速度对于不同的用户需求也不同。它取决于工作需要完成的时间。规格表上通常只是给出最大速度,机械手能提供的速度介于0和最大速度之间。其单位通常为度/秒。一些机械手制造商还给出了最大加速度。

机械手重量

     机械手重量对于设计机械手单元也是一个重要的参数。如果工业机械手需要安装在定制的工作台甚至轨道上,你需要知道它的重量并设计相应的支撑。


制动和惯性力矩

      机械手制造商一般都会给出制动系统的相关信息。一些机械手会给出所有轴的制动信息。为在工作空间内确定精准和可重复的位置,你需要足够数量的制动。机器人特定部位的惯性力矩可以向制造商索取。这对于机械手的安全至关重要。同时还应该关注各轴的允许力矩。例如你的应用需要一定的力矩去完成时,就需要检查该轴的允许力矩能否满足要求。如果不能,机械手很可能会因为超负载而故障。


防护等级

      这个也取决于机械手的应用时所需要的防护等级。机械手与食品相关的产品、实验室仪器、医疗仪器一起工作或者处在易燃的环境中,其所需的防护等级各有不同。这是一个国际标准,需要区分实际应用所需的防护等级,或者按照当地的规范选择。一些制造商会根据机械手工作的环境不同而为同型号的机械手提供不同的防护等级。

 了解完这些,相信很多人都知道该怎么选择工业机械手了,另外还需要对应的技术人员给出整体解决方案,我们悦普达自动化有多年的工业机械手行业经验,可以全程跟踪您的项目,给出合适的方案。悦普达自动化期待与您的合作!


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